Tabular data plays a crucial role in various domains but often suffers from missing values, thereby curtailing its potential utility. Traditional imputation techniques frequently yield suboptimal results and impose substantial computational burdens, leading to inaccuracies in subsequent modeling tasks. To address these challenges, we propose DiffImpute, a novel Denoising Diffusion Probabilistic Model (DDPM). Specifically, DiffImpute is trained on complete tabular datasets, ensuring that it can produce credible imputations for missing entries without undermining the authenticity of the existing data. Innovatively, it can be applied to various settings of Missing Completely At Random (MCAR) and Missing At Random (MAR). To effectively handle the tabular features in DDPM, we tailor four tabular denoising networks, spanning MLP, ResNet, Transformer, and U-Net. We also propose Harmonization to enhance coherence between observed and imputed data by infusing the data back and denoising them multiple times during the sampling stage. To enable efficient inference while maintaining imputation performance, we propose a refined non-Markovian sampling process that works along with Harmonization. Empirical evaluations on seven diverse datasets underscore the prowess of DiffImpute. Specifically, when paired with the Transformer as the denoising network, it consistently outperforms its competitors, boasting an average ranking of 1.7 and the most minimal standard deviation. In contrast, the next best method lags with a ranking of 2.8 and a standard deviation of 0.9. The code is available at https://github.com/Dendiiiii/DiffImpute.


翻译:摘要:表格数据在众多领域中扮演着关键角色,但常因缺失值问题而削弱其潜在效用。传统填补技术往往效果欠佳且计算负担沉重,导致后续建模任务出现偏差。为应对这些挑战,我们提出DiffImpute——一种新颖的去噪扩散概率模型(DDPM)。具体而言,DiffImpute在完整表格数据集上训练,确保其能为缺失条目生成可信的填补结果,同时不破坏现有数据的真实性。创新之处在于,它可适用于完全随机缺失(MCAR)和随机缺失(MAR)的多种场景。为有效处理DDPM中的表格特征,我们定制了四种表格去噪网络,涵盖MLP、ResNet、Transformer和U-Net。同时提出协调化机制(Harmonization),通过在采样阶段多次注入数据并去噪,增强观测数据与填补数据间的一致性。为在保持填补性能的同时实现高效推理,我们设计了一种改进的非马尔可夫采样过程,与协调化机制配合使用。在七个不同数据集上的实证评估彰显了DiffImpute的卓越性能。具体而言,当采用Transformer作为去噪网络时,它始终超越竞争对手,平均排名达1.7且标准差最小。相比之下,次优方法的排名仅为2.8,标准差为0.9。代码已开源于https://github.com/Dendiiiii/DiffImpute。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
16+阅读 · 2019年4月4日
VIP会员
最新内容
《基于深度强化学习的反无人机技术研究》178页
专知会员服务
1+阅读 · 今天16:06
“史诗怒火”行动与“AI中心战”模式的浮现
专知会员服务
1+阅读 · 今天15:31
【CVPR2026教程】扩散模型的解析理解
专知会员服务
0+阅读 · 今天14:49
马赛克战:俄乌战场透析
专知会员服务
13+阅读 · 今天4:12
《利用人工智能增强军事决策》
专知会员服务
4+阅读 · 今天4:09
《自动机器学习在军事数据耕耘法中的应用》
专知会员服务
6+阅读 · 今天4:02
为何指挥所生存能力要求范式转变
专知会员服务
5+阅读 · 今天3:54
打造“新蛛网”模式与高科技动员
专知会员服务
4+阅读 · 今天3:33
“蛛网”行动一周年:远程无人机战争
专知会员服务
3+阅读 · 今天3:23
【剑桥博士论文】智能体-环境协同优化
专知会员服务
7+阅读 · 6月9日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员